Ciências Físico-Químicas 8º ano | Fenómenos óticos

FÍSICO-QUÍMICA 8º ANO

Reflexão, refração e dispersão da luz, espelhos, lentes e cor

RESUMO DA MATÉRIA

POWERPOINTS

VÍDEOS

EXERCÍCIOS

METAS CURRICULARES

FENÓMENOS ÓTICOS

REFLEXÃO DA LUZ

Tipos de reflexão

• Reflexão regular (ou especular):
  • um feixe paralelo de luz incidente origina um feixe paralelo de luz refletida
  • ocorre em superfícies lisas e polidas

• Reflexão irregular (ou difusa):
  • um feixe paralelo de luz incidente origina um feixe de luz refletida em várias direções
  • ocorre em superfícies rugosas

Estes dois fenómenos ocorrem em simultâneo, embora predomine um. Quanto mais lisa e polida for uma superfície, maior a nitidez da imagem que se forma.

Leis da reflexão

• o raio incidente, o raio refletido e a normal intersetam-se no ponto de incidência e estão no mesmo plano
• o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão

Quando existe reflexão, uma parte da luz também é absorvida. Por isso, o raio refletido é menos intenso que o raio incidente.

Aplicações da reflexão

Objetos e instrumentos cujo funcionamento se baseia na reflexão da luz:

• obtenção de imagem em espelhos
• periscópio
• caleidoscópio
• radar

ESPELHOS

Imagem real e imagem virtual

• Imagem real
  • pode ser projetada num alvo (ecrã)

• Imagem virtual
  • não pode ser projetada, apenas é visualizada pelos nossos olhos

Imagem em espelhos

Imagem de um espelho plano:

• virtual
• do mesmo tamanho que o objeto
• direita e simétrica

Imagem de um espelho curvo:

• Espelho convexo (divergente – foco virtual)
  • virtual
  • direita e simétrica
  • menor que o objeto
  • exemplos: espelho retrovisor do automóvel, espelhos de trânsito
• Espelho côncavo (convergente – foco real)
  • objeto entre o espelho e o foco:
    • virtual
    • direita e simétrica
    • maior que o objeto
  • objeto mais afastado do espelho:
    • real
    • invertida
    • maior ou menor que o objeto
  • exemplos: espelho de maquilhagem, espelho dos dentistas

REFRAÇÃO DA LUZ

Definição de refração

• Refração da luz:
  • alteração da velocidade da luz quando muda de meio de propagação

A luz refratada é menos intensa do que a luz incidente pois a refração ocorre em simultâneo com reflexão e com absorção.

Refrangência

Maior velocidade de propagação → menor refrangência → mais afastado se encontra o raio da normal

A velocidade de propagação da luz é:

• maior no ar que na água → o ar é menos refrangente que a água
• maior na água que no vidro → a água é menos refrangente que o vidro

LENTES

Imagens fornecidas pelas lentes

Imagem de lentes convexas – bordos delgados (convergentes – foco real):

• real
• invertida
• maior ou menor que o objeto (dependendo da distância do objeto à lente)

Imagem de lentes côncavas – bordos espessos (divergentes – foco virtual):

• virtual
• direita
• menor que o objeto

Potência de uma lente

Potência focal (ou vergência):

• poder que a lente tem para curvar os raios
• tem como unidade S.I. a dioptria (D)
• pode ser positiva (+) ou negativa (-):
  • positiva → nas lentes convergentes
  • negativa → nas lentes divergentes

A potência focal depende da distância focal (f) (distância do foco à lente):

• maior distância focal → menor potência focal

Cálculo da potência focal:

\(P=\frac{1}{f}\)

• Sendo:
  • f – distância focal

A VISÃO

O olho humano

O olho humano é um recetor de luz.

Formação de imagens no olho humano:

• a luz atravessa a córnea, e entra pela pupila até ao cristalino, que atua como uma lente convergente;
• forma-se uma imagem invertida e mais pequena que o objeto na retina
• o nervo ótico leva a informação até ao cérebro, que a interpreta

Acomodação visual:

• Os músculos ciliares mudam a forma do cristalino para observar objetos próximos ou longínquos.

Defeitos de visão

Defeitos de visão que podem ser corrigidos com lentes:

• hipermetropia:
  • dificuldade em ver ao perto
  • a imagem forma-se atrás da retina
  • corrige-se com lente convergentes → potêncial focal positiva
• miopia:
  • dificuldade em ver ao longe
  • a imagem forma-se à frente da retina
  • corrige-se com lentes divergentes → potência focal negativa

A COR

Luz monocromática e luz policromática

• Luz monocromática:
  • constituída por uma só cor → uma só frequência

• Luz policromática:
  • constituída por várias cores → várias frequências

A dispersão da luz

A velocidade da luz no vidro depende da frequência:

• maior frequência → menor velocidade

Quando a luz atravessa um meio como o vidro, os componentes da luz passam a viajar a velocidades diferentes, sofrendo assim diferentes desvios.

Exemplo: na formação do arco-íris, as diferentes cores componentes da luz proveniente do sol sofrem refração e reflexão em milhares de gotas de água, sofrendo diferentes desvios por terem diferentes frequências, sendo possível observá-las.

Porque vemos as cores?

Composição da cor branca:

• a cor branca pode ser obtida a partir de três cores primárias:
  • vermelho
  • verde
  • azul

Estas, combinadas, podem originar todas as outras.

Cor de um objeto:

• resulta das componentes da luz que é capaz de refletir, de entre as que sobre ele incidem

Exemplo:

• Corpo vermelho com luz branca (reflete o vermelho e absorve o verde e o azul):
  • com luz vermelha → fica vermelho (reflete o vermelho)
  • com luz verde → fica preto (não reflete o verde)
  • com luz azul → fica preto (não reflete o azul)
  • com luz magenta (junção de vermelho e azul) → fica vermelho (reflete apenas o vermelho)
  • com luz amarela (junção de vermelho e verde) → fica vermelho (reflete apenas o vermelho)
  • com luz ciano (junção de verde e azul) → fica preto (não reflete nem o verde nem o azul)

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Revê aqui a matéria/resumo/síntese de CFQ:

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VÍDEOS

Lista com 4 vídeos. Para navegar entre os vários vídeos clicar na parte superior direita do player.

(podem sugerir mais vídeos enviando link na caixa de comentários no final deste post)

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EXERCÍCIOS

Ficha 1   |   Espelhos, refração e defeitos de visão   |   enunciado » resolução

Ficha 2   |   Reflexão da luz   |   enunciado » resolução

Ficha 3   |   Espelhos   |   enunciado » resolução

Ficha 4   |   Refração da luz   |   enunciado » resolução

Ficha 5   |   Lentes   |   enunciado » resolução

Ficha 6   |   O olho humano e alguns defeitos de visão   |   enunciado » resolução

Ficha 7   |   Dispersão da luz e cor   |   enunciado » resolução

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O que tens de saber neste capítulo, segundo o programa e metas curriculares de Ciências Físico-Químicas – 8º ano:

DOMÍNIO: LUZ

SUBDOMÍNIO: FENÓMENOS ÓTICOS

• Compreender alguns fenómenos óticos e algumas das suas aplicações e recorrer a modelos da ótica geométrica para os representar

1. Representar a direção de propagação de uma onda de luz por um raio de luz.
2. Definir reflexão da luz, enunciar e verificar as suas leis numa atividade laboratorial, aplicando-as no traçado de raios incidentes e refletidos.
3. Associar a reflexão especular à reflexão da luz em superfícies polidas e a reflexão difusa à reflexão da luz em superfícies rugosas, indicando que esses fenómenos ocorrem em simultâneo, embora predomine um.
4. Explicar a nossa visão dos corpos iluminados a partir da reflexão da luz.
5. Interpretar a formação de imagens e a menor ou maior nitidez em superfícies com base na predominância da reflexão especular ou da reflexão difusa.
6. Concluir que a reflexão da luz numa superfície é acompanhada por absorção e relacionar, justificando, as intensidades da luz refletida e da luz incidente.
7. Dar exemplos de objetos e instrumentos cujo funcionamento se baseia na reflexão da luz (espelhos, caleidoscópios, periscópios, radar, etc.).
8. Distinguir imagem real de imagem virtual.
9. Aplicar as leis da reflexão na construção geométrica de imagens em espelhos planos e caracterizar essas imagens.
10. Identificar superfícies polidas curvas que funcionam como espelhos no dia a dia, distinguir espelhos côncavos de convexos e dar exemplos de aplicações.
11. Concluir, a partir da observação, que a luz incidente num espelho côncavo origina luz convergente num ponto (foco real) e que a luz incidente num espelho convexo origina luz divergente de um ponto (foco virtual).
12. Caracterizar as imagens virtuais formadas em espelhos esféricos convexos e côncavos a partir da observação de imagens em espelhos esféricos usados no dia a dia ou numa montagem laboratorial.
13. Definir refração da luz, representar geometricamente esse fenómeno em várias situações (ar-vidro, ar-água, vidro-ar e água-ar) e associar o desvio da luz à alteração da sua velocidade.
14. Concluir que a luz, quando se propaga num meio transparente e incide na superfície de separação de outro meio transparente, sofre reflexão, absorção e refração, representando a reflexão e a refração num só esquema.
15. Concluir que a luz refratada é menos intensa do que a luz incidente.
16. Dar exemplos de refração da luz no dia a dia.
17. Distinguir, pela observação e em esquemas, lentes convergentes (convexas, bordos delgados) de lentes divergentes (côncavas, bordos espessos).
18. Concluir quais são as características das imagens formadas com lentes convergentes ou divergentes a partir da sua observação numa atividade no laboratório.
19. Definir vergência (potência focal) de uma lente, distância focal de uma lente e relacionar estas duas grandezas, tendo em conta a convenção de sinais e as respetivas unidades SI.
20. Concluir que o olho humano é um recetor de luz e indicar que ele possui meios transparentes que atuam como lentes convergentes, caracterizando as imagens formadas na retina.
21. Caracterizar defeitos de visão comuns (miopia, hipermetropia) e justificar o tipo de lentes para os corrigir.
22. Distinguir luz monocromática de luz policromática dando exemplos.
23. Associar o arco-íris à dispersão da luz e justificar o fenómeno da dispersão num prisma de vidro com base em refrações sucessivas da luz e no facto de a velocidade da luz no vidro depender da frequência.
24. Justificar a cor de um objeto opaco com o tipo de luz incidente e com a luz visível que ele reflete.

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Todos os capítulos do programa de Ciências Físico-Químicas – 8º ano:

DOMÍNIO: REAÇÕES QUÍMICAS

• Explicação e representação das reações químicas
• Tipos de reações químicas
• Velocidade das reações químicas

DOMÍNIO: SOM

• Produção e transmissão do som
• Som e ondas
• Atributos do som e a sua deteção pelo ser humano
• Fenómenos acústicos

DOMÍNIO: LUZ

• Ondas de luz e sua propagação
• Fenómenos óticos

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